EP2543493B1 - Vorrichtung zur variablen Einstellung einer Durchlassöffnung - Google Patents

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EP2543493B1
EP2543493B1 EP12401139.6A EP12401139A EP2543493B1 EP 2543493 B1 EP2543493 B1 EP 2543493B1 EP 12401139 A EP12401139 A EP 12401139A EP 2543493 B1 EP2543493 B1 EP 2543493B1
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EP
European Patent Office
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rolling
recess
rolling bodies
deformation
rolling body
Prior art date
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EP12401139.6A
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EP2543493A8 (de
EP2543493A1 (de
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Joachim Jung
Michael Malkus
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Troester GmbH and Co KG
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Troester GmbH and Co KG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a device for variable, in particular stepless adjustment of a passage opening for a standing under pressure, for example tubular container continuously or discontinuously exiting strand-like product having two along linear contact surfaces touching rolling elements each having at least one at least partially extending on the circumference, concave Recess, wherein the recess along its main extension has a different width and depth and the recesses of the rolling elements together limit the passage opening, wherein the cross-sectional area of the passage opening is variable by a relative rotation of the rolling elements about their respective pivot axis.
  • the properties of the strand-shaped products are determined significantly by the chemical cross-linking, which takes place inside the tubular container filled with a gaseous medium, in particular an inert gas such as nitrogen or saturated steam, which is sealingly closed by means of the passage opening.
  • the crosslinking is preferably carried out at pressures up to 25 bar.
  • the manufacture of the products takes place with a horizontal, vertical, inclined or chainline orientation of the container.
  • a generic device for variable adjustment of a passage opening for an extruded strand is characterized by the US 5,989,466 A in which two cylinders which can be rolled onto one another and define a semicircular groove section jointly delimit the passage opening.
  • the radius of the semicircular recess of the groove varies continuously in the circumferential direction of the curved surface.
  • a disadvantage in such a device proves that the required for the production of rope-shaped products with a high surface quality number of rolling elements, in practice at least three rolling elements, is associated with a considerable effort for pressure-tight seal. It is immediately apparent to the person skilled in the art that at least a seal of each rolling element at its periphery and at its end faces as well as a seal of the rolling elements with each other is required, resulting in an increasing number of rolling elements to a considerable design and manufacturing complexity and high manufacturing costs.
  • the invention has for its object to provide a simple and particularly easy to seal and variably adjustable passage opening, are met by the high quality requirements in terms of emerging through the passage opening strand-shaped product.
  • each rolling element has at least one elastically deformable region enclosing the respective recess, such that the rolling elements lying opposite one another along the contact line together enclose, in an undeformed rest position, a substantially different, in particular oval, passage opening from the circular shape or another desired shape, and in a along the linear contact surface against each other biased, elastically deformed working position by a defined material deformation include the desired, preferably circular passage opening.
  • the invention is based on the surprising finding that a defined deformation force, by which the rolling elements are biased against each other in the working position, along the linear contact surface on both sides of the recess leads to a deformation which extends into the recess.
  • This deformation reduces the width of the recess much more than the depth of the recess. Contrary to the first expectation, therefore, not the depth of the recess due to the deformation force, but rather the width of the recess transversely to the introduction of force is substantially reduced.
  • This effect entails the following advantageous effect: in planes parallel to the passage opening in front of and behind the passage opening, no or only a very small deformation force is effective in the working position of the rolling elements, so that a return movement relative to the deformation in the directly opposite and behind the passage opening Level of the passage opening takes place, so that already takes place immediately before and behind the plane of the passage opening by the return movement a significant extension of the width up to the width of the unloaded rolling elements.
  • the device of the invention is not limited to seals in the strict sense, but can also be used for calibration or shaping of almost any strand-shaped products.
  • the rolling elements can also have a plurality of recesses for simultaneously setting a plurality of passage openings.
  • the device can be limited to exactly two rolling elements, so as to reduce the manufacturing cost and to simplify the sealing of the device to the environment.
  • a displaced material portion is advantageously deformed or displaced parallel to the contact line into the region of the recess, so that the width of the recess is reduced considerably more than the depth of the recess and a circular passage results due to the deformation. It is readily understandable to the person skilled in the art that the unwanted undercut in a plane parallel to the passage plane and the associated renewed contact of the rolling bodies with the product can be avoided only because of this targeted material deformation, because only the change in the width of the recesses in the direction their main extension is not suitable to avoid such contact.
  • non-contact measuring devices such as optical sensors
  • the signals thus detected can be used as a control variable for adjusting the biasing force.
  • the rolling elements could consist exclusively of an elastically deformable material.
  • a modification of the device, in which the rolling body has a core of a substantially dimensionally stable material proves particularly advantageous. which is circumferentially enclosed by an elastic deformation element.
  • the core forms, for example, with frontal projections, the respective axis of rotation of the rolling elements or has a core bore which receives an axle or a journal bearing. In the event of wear of the elastic deformation element, this can be replaced, without having to replace the entire rolling element for this purpose.
  • the deformation element bears against the circumference of the core and has, for example, a tubular nature.
  • the deformation element can also be permanently connected to the core.
  • the deformation element can also have different zones of different material properties, in particular different elasticity.
  • the deformation element over the entire circumference of the rolling body in the region of the recess has a substantially constant material thickness.
  • the deformation element forms the entire circumference of the rolling element and at least partially the end face of the rolling element, so as to allow a reliable seal of the opposing rolling elements, on the other hand, a frontal sealing against a housing enclosing the rolling elements by the deformation element ,
  • the deformation element forms, for example, an annularly closed, axially projecting region which comparably acts as an O-ring as a sealing ring.
  • a sealing element is arranged between the housing and an end face of the respective rolling body, which can be easily replaced, in particular, in the event of wear occurring.
  • a further, likewise particularly practical modification is also achieved in that in the annular gap between the housing and the peripheral portion of the rolling elements, in particular formed by a radial extension of the deformation element sealing lip, for example, is arranged parallel to the pivot axis.
  • This sealing lip is preferably arranged in a peripheral portion of the rolling body, which has no recess and thus corresponds to a peripheral portion of a cylinder.
  • One in the axial direction extending linear radial projection thus forms a sealing lip, can be achieved by the sealing of the annular gap in a simple manner.
  • each rolling element can be movably arranged around an arbitrary, for example, virtual pivot axis.
  • each rolling element is pivotally mounted about the central longitudinal axis of its cylindrical shell shape, so as to achieve a simple rolling of the rolling elements on each other without a displacement of the respective pivot axis.
  • the pivoting movement required for adjusting the passage opening can be transmitted from one rolling element to the other rolling element.
  • the rolling elements for adjusting the passage opening are designed to be synchronously pivotable, in particular by means of a common drive, so that the path-controlled synchronous movement and thus the desired circular contour are ensured in the passage plane.
  • the movement can be initiated in the same direction or in opposite directions, for example by means of a gear pair.
  • a device 1 according to the invention for variably setting a sealing passage 2 which acts as a seal for a product 5 emerging from a tubular container 3 under overpressure will be described hereinafter with reference to FIGS FIGS. 1 to 5 explained in more detail.
  • the device 1 serves to seal a pressure chamber 4 against the emerging through the passage opening 2 strand-like product 5.
  • An essential part of the device 1 are two parallel, a substantially cylindrical basic shape having rolling elements 6, which is a continuously changing along the circumference 7 as Having profiling. This steadily increasing or decreasing depth T of the recess 7 is in FIG. 1 indicated as dashed line 8 and in FIG. 5 recognizable by the opposite regions of the recess 7 of the same rolling element 6.
  • Each angular position of the rolling elements 6 in this case leads, in conjunction with the corresponding recess 7 of the opposite rolling element 6, to a specific passage opening 2 adapted to the strand-shaped product 5 to be produced, so that different sized circular contours of the product 5 are sealed by a synchronous rotation of the rolling elements 6 can.
  • the rolling elements 6 are loaded in their working position within a pressure-tight housing 9 against each other with a biasing force F and rotatably supported, wherein the synchronous adjustment of the rolling elements 6 via a respective rolling element 6 associated gear pair 10, which is connected to a common drive 11.
  • each rolling element 6 has at least one deformation element 12 delimiting the respective recess 7, so that the rolling elements 6 lying opposite one another along the contact line together in an undeformed rest position, ie in a mutually adjacent but not preloaded position.
  • each rolling element 6 has at least one deformation element 12 delimiting the respective recess 7, so that the rolling elements 6 lying opposite one another along the contact line together in an undeformed rest position, ie in a mutually adjacent but not preloaded position. include a substantially different from the circular shape, in particular oval passage opening 2 '.
  • This geometry is in FIG. 3 to recognize as a schematic representation.
  • the set in this by a rotation in the direction of arrow 13 about the respective pivot axis 14 desired geometry of the passage opening 2 is in FIG. 3 only dashed lines to highlight the deviation clearly.
  • the resulting contour of the passage opening 2 is determined by the depth T and the width B of the opposite recesses 7.
  • the desired target contour is achieved in the unchanged angular position of the rolling elements.
  • the rolling elements 6 are biased against each other along the linear contact surface and thereby reach their elastically deformed working position, a defined material deformation occurs substantially transversely to the biasing force F parallel to the longitudinal direction of a respective pivot axis 14 of the rolling elements 6, as in FIG. 4 is illustrated by directional arrows 15.
  • the medial deformation leads to a reduction in the width b of the recess 7, which in conjunction with the slight approximation of the rolling elements 6 and the associated reduction the depth t of the recesses 7 leads to the desired circular passage opening 2.
  • each rolling element 6 has a core 16 of a substantially dimensionally stable material, which is peripherally enclosed by the elastic deformation element 12, as can be seen in FIG.
  • the deformation element 12 over the entire circumference of the rolling element 6 has a constant material thickness s, so that the core 16 has a corresponding contour.
  • a uniform force-dependent degree of deformation is ensured, which does not change by the different width B, b of the recess 7.
  • the deformation element 12 is not limited to the circumference of the rolling element 6, but also covers an edge region of the end face 17 of the rolling element 6, wherein an axially projecting edge 18 a simple frontal sealing against the rolling elements 6 enclosing, in the FIGS. 1 and 2 illustrated housing 9 allows.
  • an annular gap 19 between the peripheral portion of the respective rolling body 6 and the housing 9 is achieved by a radial extension 20 of the deformation element 12, which forms a parallel to the pivot axis 14 extending sealing lip.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen, insbesondere stufenlosen Einstellung einer Durchlassöffnung für ein aus einem unter Überdruck stehenden, beispielsweise rohrförmigen Behälter kontinuierlich oder diskontinuierlich austretendes strangförmiges Erzeugnis, mit zwei einander entlang linienförmiger Kontaktflächen berührenden Wälzkörpern mit jeweils zumindest einer zumindest abschnittsweise am Umfang verlaufenden, konkaven Ausnehmung, wobei die Ausnehmung entlang ihrer Haupterstreckung eine unterschiedliche Breite und Tiefe aufweist und die Ausnehmungen der Wälzkörper gemeinsam die Durchlassöffnung begrenzen, wobei die Querschnittsfläche der Durchlassöffnung durch eine relative Drehung der Wälzkörper um ihre jeweilige Schwenkachse veränderbar ist.
  • Der Dimensionswechsel bei der Extrusion von kontinuierlich oder diskontinuierlich aus einem Spritzkopf austretenden, strangförmigen Erzeugnissen, wie beispielsweise elektrischen Leitern, erfordert in der Praxis einen erheblichen Zeitaufwand. Hierzu wird die Fertigungslinie vollständig gestoppt und dadurch die Produktion unterbrochen. Unter hohem Personal- und Arbeitsaufwand erfolgt dann eine Umrüstung und ein Austausch des die Durchlassöffnung aufweisenden Spritzkopfeinsatzes, der die Ummantelungsschichten bestimmenden Spritzwerkzeuge sowie der Enddichtung des Behandlungsraums, die unter Umständen zuvor eigens hergestellt werden müssen. Eine flexible Fertigung von Erzeugnissen mit in Längsrichtung unterschiedlichen Durchmesserbereichen ist daher in der Praxis kaum möglich.
  • Die Eigenschaften der strangförmigen Erzeugnisse werden dabei maßgeblich durch die chemische Vernetzung bestimmt, die im Inneren des mit einem gasförmigen Medium, insbesondere einem Inertgas wie Stickstoff oder einem Sattdampf, gefüllten, rohrförmigen Behälters erfolgt, der hierzu mittels der Durchlassöffnung dichtend verschlossen ist. Die Vernetzung erfolgt vorzugsweise bei Drücken bis zu 25 bar. Je nach Kabelgewicht findet die Herstellung der Erzeugnisse mit einer horizontalen, vertikalen, geneigten oder einer einer Kettenlinie folgenden Ausrichtung des Behälters statt.
  • Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur variablen Einstellung einer Durchlassöffnung für einen extrudierten Strang ist durch die US 5,989,466 A bekannt, bei der zwei aufeinander abrollbare Zylinder mit einem halbkreisförmigen Nutabschnitt gemeinsam die Durchlassöffnung begrenzen. Der Radius der halbkreisförmigen Ausnehmung der Nut variiert fortlaufend in Umfangsrichtung der gekrümmten Oberfläche. Durch synchrones Drehen der beiden Zylinder um ihre jeweilige Mittellängsachse wird die eingeschlossene, durch die Nutabschnitte geformte Durchlassöffnung im Durchmesser entsprechend variiert.
  • Als nachteilig erweist sich dabei in der Praxis, dass zwar die eingestellte Durchlassöffnung in der durch die Kontaktlinie sowie die Schwenkachsen bestimmten Ebene einstellbar ist, jedoch zugleich in einer zu dieser Ebene beabstandeten parallelen Ebene aufgrund der reduzierten Breite oder Tiefe der nutenförmigen Ausnehmung eine Hinterschneidung entsteht, die in den freien Durchlassquerschnitt hineinragt. Dadurch verengt sich die in der Durchlassebene erzeugte exakte Breite im Verlauf des weiteren Transports in einer Ebene hinter der durch die Kontaktlinie sowie die Schwenkachsen bestimmten Ebene, sodass es hier zu einem unerwünschten Kontakt mit dem Erzeugnis kommt. Dieser Kontakt beeinträchtigt die Oberflächenbeschaffenheit des strangförmigen Erzeugnisses, sodass hohe Qualitätsanforderungen mit dieser Vorrichtung nicht erfüllt werden können.
  • Zur Lösung dieses Nachteils der mangelnden Oberflächenqualität schlägt die DE 10 2005 020 296 B4 vor, bei einer Vorrichtung für die Profilextrusion mit einer variablen Durchlassöffnung vorzugsweise drei am Umfang mit gleichem Winkelversatz um das zu extrudierende Profil angeordnete Wälzkörper vorzusehen, die im Querschnitt eine kreisrunde Durchlassöffnung bilden, durch die das zu extrudierende Profil hindurchgeführt wird. Dadurch, dass die Durchlassöffnung durch drei Kreissektoren gleicher Größe gebildet ist, wird der unerwünschte Kontakt der Wälzkörper in einer Ebene in Durchgangsrichtung hinter der Ebene der Durchlassöffnung weitgehend vermieden und dadurch die Qualität wesentlich verbessert. Die Vorrichtung kann somit zum Kalibrieren, Führen, Klemmen oder Abdichten eines Rohres verwendet werden. Jeder Wälzkörper ist um seine Mittelachse verdrehbar, wobei alle drei Wälzkörper mit einer nicht dargestellten zentralen Verstellvorrichtung gleichzeitig um einen gleichen Winkelbetrag um die Drehachse verdrehbar sind.
  • Als nachteilig erweist sich bei einer solchen Vorrichtung, dass die zur Erzeugung von strangförmigen Erzeugnissen mit einer hohen Oberflächenqualität erforderliche Anzahl von Wälzkörpern, in der Praxis zumindest drei Wälzkörper, mit einem erheblichen Aufwand zur druckfesten Abdichtung verbunden ist. Es ist für den Fachmann unmittelbar erkennbar, dass zumindest eine Abdichtung jedes Wälzkörpers an seinem Umfang sowie an seinen Stirnseiten sowie auch eine Dichtung der Wälzkörper untereinander erforderlich ist, was bei einer zunehmenden Anzahl von Wälzkörpern zu einem erheblichen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand sowie zu hohen Herstellungskosten führt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache und insbesondere problemlos abzudichtende und variabel einstellbare Durchlassöffnung zu schaffen, durch die auch hohe Qualitätsanforderungen im Hinblick auf das durch die Durchlassöffnung austretende strangförmige Erzeugnis erfüllt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei der jeder Wälzkörper zumindest einen die jeweilige Ausnehmung einschließenden elastisch verformbaren Bereich aufweist, sodass die entlang der Kontaktlinie gegeneinanderliegenden Wälzkörper gemeinsam in einer unverformten Ruheposition eine von der Kreisform oder einer anderen Sollform wesentlich abweichende, insbesondere ovale Durchlassöffnung einschließen und in einer entlang der linienförmigen Kontaktfläche gegeneinander vorgespannten, elastisch verformten Arbeitsposition durch eine definierte Materialverformung die gewünschte, vorzugsweise kreisförmige Durchlassöffnung einschließen. Der Erfindung liegt dabei die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine definierte Verformungskraft, durch welche die Wälzkörper in der Arbeitsposition gegeneinander vorgespannt werden, entlang der linienförmigen Kontaktfläche beiderseits der Ausnehmung zu einer Verformung führt, die in die Ausnehmung hineinreicht. Diese Verformung reduziert die Breite der Ausnehmung wesentlich stärker als die Tiefe der Ausnehmung. Entgegen der ersten Erwartung wird also nicht etwa die Tiefe der Ausnehmung aufgrund der Verformungskraft, sondern vielmehr die Breite der Ausnehmung quer zur Krafteinleitung wesentlich vermindert. Dieser Effekt zieht die folgende vorteilhafte Wirkung nach sich: In zu der Durchlassöffnung parallelen Ebenen vor und hinter der Durchlassöffnung ist in der Arbeitsposition der Wälzkörper keine oder nur eine äußerst geringe Verformungskraft wirksam, sodass unmittelbar vor und hinter der Durchlassöffnung eine Rückstellbewegung gegenüber der Verformung in der Ebene der Durchlassöffnung erfolgt, sodass bereits unmittelbar vor und hinter der Ebene der Durchlassöffnung durch die Rückstellbewegung eine deutliche Erweiterung der Breite bis auf die Breite der unbelasteten Wälzkörper erfolgt. Durch diese von der unterschiedlichen Breite und Tiefe der Ausnehmung entlang ihrer Haupterstreckung unabhängige Erweiterung bzw. Verbreiterung der Ausnehmung in den Ebenen vor und hinter der Durchlassöffnung kann erfindungsgemäß ein unerwünschter Kontakt des Wälzkörpers mit dem strangförmigen Erzeugnis zuverlässig ausgeschlossen werden. Hierdurch wird in einfacher Weise die Qualität, insbesondere der Oberflächenbeschaffenheit des Erzeugnisses wesentlich verbessert.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei nicht auf Abdichtungen im engeren Sinne beschränkt, sondern kann ebenso zur Kalibrierung oder Formgebung von nahezu beliebigen strangförmigen Erzeugnissen verwendet werden. Ferner können die Wälzkörper auch mehrere Ausnehmungen zur gleichzeitigen Einstellung mehrerer Durchlassöffnungen aufweisen.
  • Dadurch, dass erfindungsgemäß die Herstellungsqualität verbessert ist, kann die Vorrichtung auf genau zwei Wälzkörper beschränkt werden, um so den Herstellungsaufwand zu verringern und die Abdichtung der Vorrichtung gegenüber der Umgebung zu vereinfachen.
  • Hierdurch wird in vorteilhafter Weise aufgrund der elastischen Verformung ein verdrängter Materialanteil parallel zur Kontaktlinie in den Bereich der Ausnehmung hineinverformt bzw. verlagert, sodass sich die Breite der Ausnehmung wesentlich stärker vermindert als die Tiefe der Ausnehmung und sich aufgrund der Verformung ein kreisförmiger Durchlass ergibt. Für den Fachmann ist dabei ohne Weiteres verständlich, dass sich erst aufgrund dieser gezielten Materialverformung die unerwünschte Hinterschneidung in einer zu der Durchlassebene parallelen Ebene und der damit verbundene erneute Kontakt der Wälzkörper mit dem Erzeugnis vermeiden lässt, weil allein die Änderung der Breite der Ausnehmungen in Richtung ihrer Haupterstreckung nicht geeignet ist, einen solchen Kontakt zu vermeiden.
  • Ausgehend von der Ruheposition, in welcher die Wälzkörper bereits entlang der Kontaktlinie gegeneinanderliegen, erfolgt die Verlagerung in die Arbeitsposition und die damit verbundene elastische Verformung der Wälzkörper durch eine Zustellbewegung von 1 bis 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm.
  • Zur Kontrolle der optimalen kreisförmigen Sollform der Durchlassöffnung in der Arbeitsposition können an sich bekannte Sensoren, insbesondere berührungslose Messeinrichtungen, wie beispielsweise optische Sensoren, eingesetzt und die so erfassten Signale als Regelgröße für die Einstellung der Vorspannkraft genutzt werden.
  • Die Wälzkörper könnten ausschließlich aus einem elastisch verformbaren Material bestehen. Besonders vorteilhaft erweist sich in der Praxis jedoch eine Abwandlung der Vorrichtung, bei welcher der Wälzkörper einen Kern aus einem im Wesentlichen formstabilen Material aufweist, welcher umfangsseitig von einem elastischen Verformungselement eingeschlossen ist. Der Kern bildet dabei beispielsweise mit stirnseitigen Vorsprüngen die jeweilige Drehachse der Wälzkörper oder hat eine Kernbohrung, welche eine Achse bzw. ein Achslager aufnimmt. Bei einem auftretenden Verschleiß des elastischen Verformungselements kann dieses ersetzt werden, ohne dass hierzu der gesamte Wälzkörper ausgetauscht werden muss. Das Verformungselement liegt gegen den Umfang des Kerns an und hat beispielsweise eine schlauchartige Beschaffenheit. Selbstverständlich kann das Verformungselement auch unlösbar mit dem Kern verbunden sein. Weiterhin kann das Verformungselement auch verschiedene Zonen unterschiedlicher Materialeigenschaften, insbesondere unterschiedlicher Elastizität, aufweisen.
  • Dabei erweist es sich als besonders zweckmäßig, wenn das Verformungselement über den gesamten Umfang des Wälzkörpers im Bereich der Ausnehmung eine im Wesentlichen konstante Materialstärke aufweist. Hierdurch wird eine von der eingestellten Winkelstellung des Wälzkörpers und damit der Breite der Ausnehmung im Wesentlichen unabhängige Verformung des Verformungselements sichergestellt, sodass die gewünschte kreisförmige Kontur bei einer weitgehend konstanten Vorspannung der Wälzkörper erreicht wird.
  • Weiterhin ist es besonders Erfolg versprechend, wenn das Verformungselement den gesamten Umfang des Wälzkörpers und zumindest abschnittsweise die Stirnfläche des Wälzkörpers bildet, um so einerseits eine zuverlässige Dichtung der gegeneinanderliegenden Wälzkörper, andererseits auch eine stirnseitige Abdichtung gegenüber einem die Wälzkörper einschließenden Gehäuse durch das Verformungselement zu ermöglichen. Hierzu bildet das Verformungselement beispielsweise einen ringförmig geschlossenen, axial vorspringenden Bereich, welcher vergleichbar einem O-Ring als Dichtungsring wirkt.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Abwandlung ist zwischen dem Gehäuse und einer Stirnfläche des jeweiligen Wälzkörpers ein Dichtungselement angeordnet, welches insbesondere bei einem auftretenden Verschleiß problemlos ausgetauscht werden kann.
  • Eine weitere, ebenfalls besonders praxisnahe Abwandlung wird auch dadurch erreicht, dass in dem Ringspalt zwischen dem Gehäuse und dem Umfangsabschnitt der Wälzkörper eine insbesondere durch eine radiale Erweiterung des Verformungselements gebildete Dichtlippe, beispielsweise parallel zu der Schwenkachse, angeordnet ist. Diese Dichtlippe ist vorzugsweise in einem Umfangsabschnitt des Wälzkörpers angeordnet, welcher keine Ausnehmung aufweist und damit einem Umfangsabschnitt eines Zylinders entspricht. Ein in axialer Richtung verlaufender linienförmiger radialer Vorsprung bildet somit eine Dichtlippe, durch die in einfacher Weise eine Abdichtung des Ringspalts erreicht werden kann.
  • Grundsätzlich kann jeder Wälzkörper um eine beliebige, beispielsweise auch virtuelle Schwenkachse beweglich angeordnet sein. Besonders praxisgerecht ist hingegen eine Ausgestaltung, bei welcher jeder Wälzkörper um die Mittellängsachse seiner zylindrischen Hüllform schwenkbeweglich angeordnet ist, um so ein einfaches Abwälzen der Wälzkörper aufeinander ohne eine Verlagerung der jeweiligen Schwenkachse zu erreichen. Dadurch kann die zur Einstellung der Durchlassöffnung erforderliche Schwenkbewegung von einem Wälzkörper auf den anderen Wälzkörper übertragen werden.
  • Von Vorteil ist es demgegenüber jedoch, wenn die Wälzkörper zur Einstellung der Durchlassöffnung insbesondere mittels eines gemeinsamen Antriebs synchron schwenkbeweglich ausgeführt sind, sodass die weggesteuerte synchrone Bewegung und damit die gewünschte Kreiskontur in der Durchlassebene sichergestellt werden. Je nach Einsatzzweck kann die Bewegung dabei gleichsinnig oder gegenläufig, beispielsweise mittels eines Zahnradpaars, eingeleitet werden.
  • Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Wälzkörpern in einer geschnittenen Seitenansicht;
    Fig. 2
    eine entlang der Linie II-II geschnittene Darstellung der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung;
    Fig. 3
    das der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugrunde liegende Funktionsprinzip anhand einer Prinzipdarstellung der Wälzkörper in einer Ruheposition;
    Fig. 4
    in einer weiteren Prinzipdarstellung die in Figur 3 gezeigten Wälzkörper in einer elastisch verformten Arbeitsposition;
    Fig. 5
    eine vergrößerte Schnittdarstellung des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Wälzkörpers.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur variablen Einstellung einer als Dichtung wirksamen Durchlassöffnung 2 für ein aus einem unter Überdruck stehenden, rohrförmigen Behälter 3 austretendes Erzeugnis 5 wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert.
  • Die Vorrichtung 1 dient dabei dem Abdichten eines Druckraums 4 gegen das durch die Durchlassöffnung 2 austretende strangförmige Erzeugnis 5. Wesentlicher Bestandteil der Vorrichtung 1 sind zwei parallele, eine im Wesentlichen zylindrische Grundform aufweisende Wälzkörper 6, die eine sich entlang des Umfangs stetig verändernde Ausnehmung 7 als Profilierung aufweist. Diese stetig zunehmende bzw. abnehmende Tiefe T der Ausnehmung 7 ist in Figur 1 als gestrichelte Linie 8 angedeutet und in Figur 5 durch die einander gegenüberliegenden Bereiche der Ausnehmung 7 desselben Wälzkörpers 6 erkennbar.
  • Jede Winkelstellung der Wälzkörper 6 führt dabei in Verbindung mit der entsprechenden Ausnehmung 7 des gegenüberliegenden Wälzkörpers 6 zu einer bestimmten, an das zu erzeugende strangförmige Erzeugnis 5 angepassten Durchlassöffnung 2, sodass durch eine synchrone Drehung der Wälzkörper 6 unterschiedlich große kreisförmige Konturen des Erzeugnisses 5 abgedichtet werden können. Die Wälzkörper 6 sind in ihrer Arbeitsposition innerhalb eines druckdichten Gehäuses 9 gegeneinander mit einer Vorspannkraft F belastet und drehbeweglich gelagert, wobei die synchrone Verstellung der Wälzkörper 6 über ein jeweils einem Wälzkörper 6 zugeordnetes Zahnradpaar 10 erfolgt, das mit einem gemeinsamen Antrieb 11 verbunden ist.
  • Ein wesentlicher Erfindungsgedanke betrifft die Formgebung der Ausnehmung 7. Hierzu hat jeder Wälzkörper 6 zumindest ein die jeweilige Ausnehmung 7 begrenzendes Verformungselement 12, sodass die entlang der Kontaktlinie gegeneinanderliegenden Wälzkörper 6 gemeinsam in einer unverformten Ruheposition, also in einer gegeneinander anliegenden, jedoch nicht vorgespannten Position, eine von der Kreisform wesentlich abweichende, insbesondere ovale Durchlassöffnung 2' einschließen.
  • Diese Geometrie ist in Figur 3 als Prinzipdarstellung zu erkennen. Die in dieser durch eine Drehung in Pfeilrichtung 13 um die jeweilige Schwenkachse 14 eingestellte Sollgeometrie der Durchlassöffnung 2 ist in Figur 3 lediglich gestrichelt dargestellt, um die Abweichung deutlich hervorzuheben. Die sich ergebende Kontur der Durchlassöffnung 2 ist durch die Tiefe T und die Breite B der gegenüberliegenden Ausnehmungen 7 bestimmt.
  • Durch eine die Wälzkörper 6 gegeneinander verspannende, vorbestimmte Vorspannkraft F wird in der unveränderten Winkelstellung der Wälzkörper 6 die gewünschte Sollkontur erreicht. Indem die Wälzkörper 6 entlang der linienförmigen Kontaktfläche gegeneinander vorgespannt werden und dadurch ihre elastisch verformte Arbeitsposition erreichen, tritt eine definierte Materialverformung im Wesentlichen quer zur Vorspannkraft F parallel zu der Längsrichtung einer jeweiligen Schwenkachse 14 der Wälzkörper 6 ein, wie dies in Figur 4 durch Richtungspfeile 15 verdeutlicht wird. Neben der hier theoretisch eintretenden lateralen Verbreiterung der Wälzkörper 6, die in der Praxis durch das Gehäuse begrenzt ist, führt die mediale Verformung zu einer Reduzierung der Breite b der Ausnehmung 7, die in Verbindung mit der geringfügigen Annäherung der Wälzkörper 6 und der damit verbundenen Reduzierung der Tiefe t der Ausnehmungen 7 zu der gewünschten kreisförmigen Durchlassöffnung 2 führt.
  • Um eine definierte und zuverlässig reproduzierbare Verformung sicherzustellen, hat jeder Wälzkörper 6 einen Kern 16 aus einem im Wesentlichen formstabilen Material, welcher umfangsseitig von dem elastischen Verformungselement 12 eingeschlossen ist, wie dies in Figur 5 erkennbar ist. Dabei hat das Verformungselement 12 über den gesamten Umfang des Wälzkörpers 6 eine konstante Materialstärke s, sodass der Kern 16 eine entsprechende Kontur aufweist. Hierdurch wird ein gleichmäßiger kraftabhängiger Verformungsgrad sichergestellt, welcher sich durch die unterschiedliche Breite B, b der Ausnehmung 7 nicht verändert.
  • Dabei beschränkt sich das Verformungselement 12 nicht nur auf den Umfang des Wälzkörpers 6, sondern bedeckt auch einen Randbereich der Stirnfläche 17 des Wälzkörpers 6, wobei ein axial vorspringender Rand 18 eine einfache stirnseitige Abdichtung gegenüber dem die Wälzkörper 6 einschließenden, in den Figuren 1 und 2 dargestellten Gehäuse 9 ermöglicht. Darüber hinaus wird ein Ringspalt 19 zwischen dem Umfangsabschnitt des jeweiligen Wälzkörpers 6 und dem Gehäuse 9 durch eine radiale Erweiterung 20 des Verformungselements 12 erreicht, die eine parallel zu der Schwenkachse 14 verlaufende Dichtlippe bildet.

Claims (13)

  1. Vorrichtung (1) zur variablen, insbesondere stufenlosen Einstellung einer als Dichtung wirksamen Durchlassöffnung (2, 2') für ein kontinuierlich oder diskontinuierlich hindurchtretendes strangförmiges Erzeugnis (5), mit zwei einander entlang linienförmiger Kontaktflächen berührenden Wälzkörpern (6) mit jeweils einer zumindest abschnittsweise am Umfang verlaufenden, konkaven Ausnehmung (7), wobei die Ausnehmung (7) entlang ihrer Haupterstreckung eine unterschiedliche Breite (B, b) und/oder Tiefe (T, t) aufweist und die Ausnehmungen (7) der Wälzkörper (6) gemeinsam die Durchlassöffnung (2, 2') begrenzen, wobei die Querschnittsfläche der Durchlassöffnung (2, 2') durch eine relative Drehung (Pfeilrichtung 13) der Wälzkörper (6) um ihre jeweilige Schwenkachse (14) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wälzkörper (6) zumindest einen die jeweilige Ausnehmung (2, 2') einschließenden, elastisch verformbaren Bereich aufweist, sodass die entlang der Kontaktlinie gegeneinanderliegenden Wälzkörper (6) gemeinsam in einer unverformten Ruheposition eine von der kreisförmigen Sollform wesentlich abweichende Durchlassöffnung (2') einschließen und in einer entlang der linienförmigen Kontaktfläche gegeneinander anliegenden, elastisch verformten Arbeitsposition durch eine definierte Materialverformung eine der kreisförmigen Sollform entsprechende Durchlassöffnung (2) einschließen, sodass durch eine synchrone Drehung der Wälzkörper (6) unterschiedlich große kreisförmige Konturen des Erzeugnisses (5) dichtend eingeschlossen sind.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) genau zwei Wälzkörper (6) aufweist.
  3. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der elastischen Verformung ein verdrängter Materialanteil des elastischen Bereichs des Wälzkörpers (6) parallel zur Kontaktlinie in den Bereich der Ausnehmung (2) hineinverlagert ist.
  4. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) zueinander von der Ruheposition, in welcher die Wälzkörper (6) entlang der Kontaktlinie gegeneinanderliegen, in die Arbeitsposition mit einem Betrag von 1 bis 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm, zustellbar ausgeführt sind.
  5. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wälzkörper (6) einen Kern (16) aus einem im Wesentlichen formstabilen Material aufweist, welcher umfangsseitig von einem den verformbaren Bereich bildenden elastischen Verformungselement (12) eingeschlossen ist.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement (12) über den gesamten Umfang des Wälzkörpers (6) im Bereich der Ausnehmung (7) eine im Wesentlichen konstante Materialstärke (s) aufweist.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement (12) den gesamten Umfang des Wälzkörpers (6) und zumindest abschnittsweise die Stirnfläche (17) des Wälzkörpers (6) bildet.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement (12) zumindest abschnittsweise als ein mit einem Fluid beaufschlagbarer Hohlkörper ausgeführt ist.
  9. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (9) und einer Stirnfläche (17) des jeweiligen Wälzkörpers (6) ein Dichtungselement angeordnet ist.
  10. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Gehäuse (9) aufweist, welches mit einem Umfangsabschnitt der Wälzkörper (6) jeweils einen Ringspalt (19) einschließt.
  11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ringspalt (19) eine insbesondere durch eine radiale Erweiterung (20) des Verformungselements (12) gebildete Dichtlippe angeordnet ist.
  12. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wälzkörper (6) um die Mittellängsachse seiner zylindrischen Hüllform schwenkbeweglich angeordnet ist.
  13. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) zur Einstellung der Durchlassöffnung (2) insbesondere mittels eines gemeinsamen Antriebs (11) synchron schwenkbeweglich ausgeführt sind.
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